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1、1 1.第一讲第一讲:绪论绪论2 2.第二讲第二讲:沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程3 3.第三讲第三讲:沉积岩的构造特征沉积岩的构造特征4 4.第四讲第四讲:他生沉积岩他生沉积岩5 5.第五讲第五讲:自生沉积岩自生沉积岩讲课内容讲课内容 第1页/共87页1 1.沉积岩沉积岩（Sedimentary rock）2 2.沉积岩石学沉积岩石学（Sedimentary Petrology）3 3.沉积学沉积学（Sedimentology）4 4.沉积环境沉积环境（depositional environment）5 5.沉积相沉积相（Sedimentary facies）第一讲第一讲 绪绪 论论第2
2、页/共87页对沉积岩的理解对沉积岩的理解形成在表生环境形成在表生环境条件下；条件下；沉积物的形成与沉积物的形成与搬运；搬运；沉积物经成岩作沉积物经成岩作用转化为沉积岩；用转化为沉积岩；沉积岩的基本特沉积岩的基本特征（成层性、含化征（成层性、含化石、具特征的沉积石、具特征的沉积构造）构造）1 1.沉积岩沉积岩（Sedimentary rock)沉积岩是在沉积岩是在表生（带）环境条件表生（带）环境条件下，由下，由沉积作用沉积作用形成的形成的沉积物沉积物，在，在逐渐被逐渐被埋藏埋藏过程中经过程中经成岩改造成岩改造而成的而成的成层岩石成层岩石。它是三大类岩石。它是三大类岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩）之
3、一，出露面积最广（岩浆岩、沉积岩和变质岩）之一，出露面积最广（75%75%）.第3页/共87页特点特点 1）常温和常压常温和常压:（150200 OC；120 atm）2）水和大气作用为主水和大气作用为主：水成岩、冰碛岩、水成岩、冰碛岩、风成岩风成岩 3）生物及生物化学作用参与生物及生物化学作用参与：A）生物的生物的生命活动生命活动制造沉积岩的原始产物制造沉积岩的原始产物（如：粪粒、生物（如：粪粒、生物凿洞产生的团粒等及生物粘液）；凿洞产生的团粒等及生物粘液）；B）生物活动（细菌）生物活动（细菌）改变沉积和成岩介质的水化学条件改变沉积和成岩介质的水化学条件，促，促使某些化学物质的沉淀和自生矿物
4、的形成。使某些化学物质的沉淀和自生矿物的形成。C）生物遗体生物遗体直接堆积成岩石直接堆积成岩石，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤，如生物礁灰岩、生屑灰岩和煤等；等；4）事件沉积作用事件沉积作用：重力流重力流浊积岩、风暴沉积浊积岩、风暴沉积风暴岩、地震风暴岩、地震震积岩震积岩表生带及其特点表生带及其特点表生带及其特点表生带及其特点处于地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是处于地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是处于地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈的上层。它是处于地壳表层，包括大气圈的下层、水圈和生物圈的全部以及岩石圈
5、的上层。它是包围地球表面的一个圈层，是沉积岩的形成场所，可称沉积岩包围地球表面的一个圈层，是沉积岩的形成场所，可称沉积岩包围地球表面的一个圈层，是沉积岩的形成场所，可称沉积岩包围地球表面的一个圈层，是沉积岩的形成场所，可称沉积岩生成圈生成圈生成圈生成圈或或或或沉积圈沉积圈沉积圈沉积圈。第4页/共87页第5页/共87页2 2.沉积岩石学沉积岩石学 (Sedimentary petrology)研究沉积岩（包括沉积矿产）的研究沉积岩（包括沉积矿产）的岩相学岩相学特征特征、成成因因、及其在、及其在时间和空间上分布时间和空间上分布规律规律的一门地质科学，它是的一门地质科学，它是“岩石学岩石学”的一个独
6、立分支科学的一个独立分支科学。3 3.沉积学沉积学 (Sedimentology)这一术语是沃德尔（这一术语是沃德尔（Wadell，1932）提出的，）提出的，最初是最初是指研究指研究沉积物沉积物的一门科学。的一门科学。后来扩展为既包含研究现代沉后来扩展为既包含研究现代沉积物，又包含研究古老沉积岩的岩相学特征、成因及相关积物，又包含研究古老沉积岩的岩相学特征、成因及相关地质规律的学科，因此，它包括了沉积岩岩石学的研究范地质规律的学科，因此，它包括了沉积岩岩石学的研究范畴。畴。第6页/共87页 4.4.沉积环境沉积环境（depositional environment)指沉积物堆积场所的指沉积物
7、堆积场所的地貌特征地貌特征与与沉积作用特征沉积作用特征的总和。的总和。河流环境河流环境的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内的地貌特征为下切的沟谷（具有一定坡度），沟内有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。有阶地、边滩或心滩，沉积作用为流动的水体（水流）。又如：又如：湖湖泊环境泊环境的地貌的地貌特征为陆地上特征为陆地上具一定面积的具一定面积的积水洼地，沉积水洼地，沉积作用为波浪、积作用为波浪、沿岸水流及淡沿岸水流及淡水生物活动等。水生物活动等。第7页/共87页 5.沉积相（沉积相（Sedimentary facies）一定一定沉积环境沉积环境中的沉积物或沉积岩的中的沉积物或沉
8、积岩的 岩石学岩石学 和和 生物生物 特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的特征的总和。沉积相是有一定空间尺度的物质实体物质实体。如：河流相主要为砂砾如：河流相主要为砂砾如：河流相主要为砂砾如：河流相主要为砂砾岩或粉砂岩组成，具交岩或粉砂岩组成，具交岩或粉砂岩组成，具交岩或粉砂岩组成，具交错层理，有植物树干化错层理，有植物树干化错层理，有植物树干化错层理，有植物树干化石而无植物叶化石。石而无植物叶化石。石而无植物叶化石。石而无植物叶化石。又如：湖泊相常有暗又如：湖泊相常有暗又如：湖泊相常有暗又如：湖泊相常有暗色泥岩或细粉砂岩组成，色泥岩或细粉砂岩组成，色泥岩或细粉砂岩组成，色泥岩或细粉砂岩组成，
9、水平层理，含植物叶及水平层理，含植物叶及水平层理，含植物叶及水平层理，含植物叶及淡淡淡淡水动物化石。水动物化石。水动物化石。水动物化石。第8页/共87页沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程第第 二二 讲讲第一节:沉积岩的物源第二节:沉积物的搬运和沉积过程第三节:沉积后的成岩及成岩期后改造第9页/共87页第一节：沉积岩的原始物质及来源第一节：沉积岩的原始物质及来源主要有种主要有种：母岩的风化产物母岩的风化产物 火山物质火山物质 有机物质及生物壳体有机物质及生物壳体 宇宙物质等宇宙物质等第10页/共87页1,1,母岩风化提供的原始物质母岩风化提供的原始物质母岩母岩(source rocks)(sour
10、ce rocks):早先形成的岩石：包括岩浆岩、变质岩和沉早先形成的岩石：包括岩浆岩、变质岩和沉积岩积岩)。母岩区母岩区（Provenance)Provenance)：位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提位于侵蚀基准面之上，被风化和剥蚀并提供沉积物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区。供沉积物质的地区。又称物源区或剥蚀区或蚀源区。母岩的风化产物：母岩的风化产物：物理风化作用物理风化作用机械破碎机械破碎碎屑碎屑物质；物质；化学风化作用化学风化作用化学分解化学分解化学化学物质物质-自生矿物、不溶残余粘土。自生矿物、不溶残余粘土。第11页/共87页 概念：概念：矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性
11、）下的分矿物在一般风化条件下（富氧、中偏弱酸性）下的分解速率称抗风化能力解速率称抗风化能力,它反映矿物在风化带中的化学稳定性。矿它反映矿物在风化带中的化学稳定性。矿物的晶体化学特征不同，其稳定性也不同物的晶体化学特征不同，其稳定性也不同,可粗略划分成三个级可粗略划分成三个级别。别。.不稳定矿物不稳定矿物 指指易溶易溶盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等盐类矿物（石膏、石盐、钾盐等)，易于易于氧化或碳酸盐氧化或碳酸盐化、重碳酸盐化的矿物。化、重碳酸盐化的矿物。.次稳定矿物次稳定矿物 指可发生指可发生水解水解反应反应、轻微轻微氧化或氧化或轻微轻微碳酸盐化、重碳酸盐化碳酸盐化、重碳酸盐化的矿物。的矿物。稳定
12、矿物稳定矿物 指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。指在一般风化条件下溶解度极小、极难分解的矿物。1.1 风化带中矿物的化学稳定性风化带中矿物的化学稳定性第12页/共87页 不稳定矿物次稳定矿物稳定矿物橄榄石橄榄石辉石、角闪石辉石、角闪石基性斜长石基性斜长石白云石白云石方解石方解石金属硫化物金属硫化物石膏石膏石盐石盐钾盐钾盐黑云母黑云母白云母白云母钾长石钾长石中酸性斜长石中酸性斜长石伊利石伊利石磁铁矿磁铁矿帘石帘石磷灰石磷灰石榍石榍石十字石十字石石榴石石榴石石英石英电气石电气石金红石金红石锆石锆石高岭石高岭石三水铝石三水铝石高价铁、锰和铝的高价铁、锰和铝的氧化物或氢氧化物氧化物或氢氧化
13、物从此表如何定性判断岩石的稳定性？常见矿物的化学稳定性一览表第13页/共87页1.2 化学风化方式及其产物化学风化方式及其产物1.2.1 水解反应 KAlSi3O8+H+OH-1 Al4Si4O10(OH)8+H4SiO4+K+钾长石 高岭石 可溶性硅酸 KAlSi3O8+H+OH-1 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O+H4SiO4+K+钾长石 伊利石 可溶性硅酸 CaAl2Si2O8+Mg2+H+OH-1=(Ca,Al,Mg)Si4O10(OH)2nH2O+H4SiO4 斜长石 蒙皂土 可溶性硅酸 K Al2Si4O10(OH)2 nH2O+H+Al4Si4O10(OH)8+K+伊
14、利石 高岭石 Al4Si4O10(OH)8+OH-1+H2O Al2O3nH2O+H4SiO4 高岭石 三水铝石 可溶性硅酸水解反应的特点水解反应的特点:.反应类型与反应程度与酸碱度有关反应类型与反应程度与酸碱度有关.产物包括难溶解物质和易溶物质产物包括难溶解物质和易溶物质.易溶物质易溶物质(可溶成分可溶成分)以离子形式随流体迁移以离子形式随流体迁移.难溶物质难溶物质(不溶残余不溶残余)原地富集或以胶体形式随流体迁移原地富集或以胶体形式随流体迁移.第14页/共87页1.2.2 氧化反应氧化反应Fe2Si2O6+O2 2Fe2O3+4SiO2 铁辉石 赤铁矿 Fe2S+O2 Fe2O3+SO2
15、黄铁矿 赤铁矿 氧化反应的特点氧化反应的特点:.氧化反应的程度主要与水氧化反应的程度主要与水体中的游离氧有关体中的游离氧有关.产物总是具有在水体或空产物总是具有在水体或空气中更高的稳定性气中更高的稳定性.1.2.3 碳酸盐或重碳酸盐化碳酸盐或重碳酸盐化 CaAl2Si2O8+CO2+H2O CaCO3+Al2Si2O5(OH)4 钙长石 方解石 高岭石 CaCO3+CO2+H2O Ca(HCO3)2 方解石 重碳酸盐反应特点反应特点:.与介质中与介质中CO2的浓度有关的浓度有关.难溶组分可以胶体的形式迁移难溶组分可以胶体的形式迁移.新形成的易溶性重碳酸盐可随水体自由迁移新形成的易溶性重碳酸盐可
16、随水体自由迁移.第15页/共87页1.2.4 有机络合作用有机络合作用 原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，原岩矿物或原岩分解产物与有机酸或酚等反应，生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流生成易溶的有机络合物，并以有机络合离子的形式随流体迁移。体迁移。1.2.5 胶体分散作用胶体分散作用 胶体：介于微米与纳米级之间胶体：介于微米与纳米级之间(10-3 10-6 mm)的的微粒微粒,往往带有电荷性往往带有电荷性.带电荷原因可能与胶体的成分偏带电荷原因可能与胶体的成分偏离理想成分有关离理想成分有关.例如例如:Fe(OH)3 Fe3+与Fe(OH)3(OH)-m 分别为正分别为正胶体
17、和负胶体胶体和负胶体,相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶相同电荷间的静电排斥阻碍了胶粒或胶团的重力下沉团的重力下沉.当溶液的带电性发生改变时当溶液的带电性发生改变时,胶体发生凝胶体发生凝聚和沉淀聚和沉淀.第16页/共87页,火山火山物质物质直接降落到沉积盆地，或降落直接降落到沉积盆地，或降落后通过短距离的搬运再沉积到后通过短距离的搬运再沉积到沉积盆地中沉积盆地中（1）火山集块和火山角砾：火山集块和火山角砾：（2 2 mm）（2）火山灰：火山灰：（-0.0625-0.0625mm）火山凝灰质，）火山凝灰质，包括玻屑、晶屑和少量岩屑包括玻屑、晶屑和少量岩屑（3）火山尘：火山尘：（0.0625 0.
18、0625mm）火山喷发后火山喷发后可在空中长距离漂浮。可在空中长距离漂浮。第17页/共87页 ,生物提供原始物质生物提供原始物质（1）生物礁体生物礁体（2）化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、化石岩（放射虫硅质岩、海绵骨针岩、硅藻岩、微生物岩、叠层石等）叠层石等）（3）生物碎屑和生物成因的颗粒生物碎屑和生物成因的颗粒.数量大，仅次于母岩风化产物，包括：数量大，仅次于母岩风化产物，包括：现代深海中的放射虫软泥现代深海中的放射虫软泥第18页/共87页4,4,宇宙宇宙物质物质常见有：常见有：陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘 陨石：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。陨石
19、：是小天体进入地球轨道后经过大气层烧蚀后的残体。宇宙尘：宇宙尘：大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之大部分物质在烧蚀过程中呈细尘状弥散于大气之中。中。陨石球粒体、宇宙尘陨石球粒体、宇宙尘和一些其它宇宙质点最终都要进入地和一些其它宇宙质点最终都要进入地表，有人估计，每年约有表，有人估计，每年约有五百万吨陨尘五百万吨陨尘落到地表。近年来在落到地表。近年来在海相海相沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃沉积物中也发现了为量不少的宇宙尘埃，很多地层中也有类似物，很多地层中也有类似物被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。被发现，这些细小的宇宙物质落入地表的现象是很普遍的。在沉积岩中所占比
20、例虽少，但十分有意义，在沉积岩中所占比例虽少，但十分有意义，它是地质时期它是地质时期星际事件的记载。星际事件的记载。第19页/共87页第二节：沉积物的搬运和沉积过程第二节：沉积物的搬运和沉积过程 源区产生的原始物质通过源区产生的原始物质通过水水、空气空气、冰冰等介质搬运到沉等介质搬运到沉积盆地中，可有简单的一次搬运或再次搬运两种结果：积盆地中，可有简单的一次搬运或再次搬运两种结果：a,一次搬运一次搬运：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐：在一定的沉积环境中沉积下来后便被逐渐深埋并改造为成层岩石；渐深埋并改造为成层岩石；b,再次搬运再次搬运：在沉积不久后，被更强烈的自然营力或：在沉积不久后，被更
21、强烈的自然营力或由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。由自身的重力作用再次搬运到其它场所沉积成岩。搬运与沉积相伴随，密不可分搬运与沉积相伴随，密不可分第20页/共87页根据搬运和沉积介质的差异和动力过程的不同，根据搬运和沉积介质的差异和动力过程的不同，可分为可分为种种搬运和沉积过程搬运和沉积过程（作用）：（作用）：1，牵引流牵引流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.2，重力流重力流的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.3，风风的搬运和沉积过程的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学化学搬运和沉积过程搬运和沉积过程.6，生物生物沉积过程沉积
22、过程.第21页/共87页2.1,2.1,牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程牵引流牵引流（Tractive current）：是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征是指低粘度、低密度的水流，具有牛顿流体特征（服从牛顿内摩擦（服从牛顿内摩擦定律），定律），如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态如一般的河流、海洋沿岸流、潮汐流等。其中所含悬浮状固态颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引力。颗粒不多，其物理沉积作用在很大程度上取决于它对底载荷的牵引力。（1）搬运对象（2）搬运特点（3）影响因素（4）流动方式与流态（5）搬运方式（6）分选作用（7）构筑方
23、式与加积类型（8）垂直序列第22页/共87页2.1,2.1,牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程（1 1）搬运对象搬运对象母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等母岩物理风化碎屑物质（砾石、砂粒和粘土等）（2 2）搬运特点搬运特点 以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作以搬运介质（水流）的流动能量驱动沉积物运动的方式，称作牵引流搬运牵引流搬运。牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被。牵引流的能量大于沉积物被启动的能量，沉积物被搬搬运运；当能量不能维持沉积物继续运动，则；当能量不能维持沉积物继续运动，则沉积沉积下来。牵引流载体搬下来。牵引流载体搬运过程与沉积过程交替
24、进行。运过程与沉积过程交替进行。第23页/共87页（3）影响牵引流搬运力的因素影响牵引流搬运力的因素 影响牵引流搬运能力的因素有影响牵引流搬运能力的因素有 3 个：个：A：流体自身的密度、粘度、流速流体自身的密度、粘度、流速等，其中流体的密等，其中流体的密度和流速是主导，因为牛顿流体的度和流速是主导，因为牛顿流体的质量（密度）乘以流速质量（密度）乘以流速的平方的平方决定了流体的动能大小决定了流体的动能大小:E=mv2 B：被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流被搬运颗粒的比重（密度）、大小、形状以及其迎流面与流向的夹角面与流向的夹角等，颗粒的等，颗粒的比重（密度）乘体积再乘摩擦系比重（
25、密度）乘体积再乘摩擦系数数为静止颗粒被启动所需要的牵引力。为静止颗粒被启动所需要的牵引力。C：流体流体搬运空间的底床形态和摩擦系数搬运空间的底床形态和摩擦系数，如：平滑的底，如：平滑的底床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。床、凹凸不平的底床和松软的底床摩擦系数各不相同。第24页/共87页（4）牵引流的流动方式和流态牵引流的流动方式和流态 A：流动方式（流动方式（Flow styleFlow style）：流体质点的运动轨迹！）：流体质点的运动轨迹！a 层流：层流：流线平行、水流平稳的水流，它的总牵引力主要表现流线平行、水流平稳的水流，它的总牵引力主要表现为平行流向的力；底部层流因受
26、底床摩擦力的影响，流速相对为平行流向的力；底部层流因受底床摩擦力的影响，流速相对较低，上部层流速度相对较高。较低，上部层流速度相对较高。自然界中少见！自然界中少见！b 紊流紊流：流线紊乱、水流湍急、充满漩涡的急湍流动的流体；流线紊乱、水流湍急、充满漩涡的急湍流动的流体；流体质点的运动轨迹不规则，其流速大小和流动方向随时间而流体质点的运动轨迹不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。变化，彼此互相掺混。自然界中普遍！自然界中普遍！层流层流紊流紊流第25页/共87页 B：流态（流态（Flow regime）牵引流在流动过程的牵引流在流动过程的内在能量和流体力学状态内在能量和流体力学状
27、态称为流态。称为流态。它与它与牵引流总牵引力（水动力）的大小密切相关。总牵引力大小可用牵引流总牵引力（水动力）的大小密切相关。总牵引力大小可用一个状态函数（即一个状态函数（即佛罗德数佛罗德数）来衡量，它表示惯性力与重力之间）来衡量，它表示惯性力与重力之间关系的一个数值。关系的一个数值。V水流流速，水流流速，g重力加速度，重力加速度，D水深水深 C：三种水流态：Fr1：低流态低流态(缓流缓流)，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态，大致相当于河流下游（水深流缓）的状态Fr1：高流态高流态(急流急流)，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态，大致相当于河流上游（水浅流急）的状态Fr=1：临界流态，理
28、论存在！临界流态，理论存在！第26页/共87页（5）搬运方式搬运方式三种搬运方式，三种搬运方式，）悬浮搬运：）悬浮搬运：较小、较轻或片状颗粒。较小、较轻或片状颗粒。）跳动（跃）搬运）跳动（跃）搬运:较大、较重或粒状颗粒较大、较重或粒状颗粒.）滚（挪）动搬运）滚（挪）动搬运:更大、更重的颗粒更大、更重的颗粒.第27页/共87页（6）分选作用（机械分异作用）分选作用（机械分异作用）分选性：分选性：牵引流搬运沉积物中牵引流搬运沉积物中碎屑颗粒大小的均匀程度。碎屑颗粒大小的均匀程度。分选性的原理：分选性的原理：不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎不同能量的水牵引流搬运不同大小范围的碎屑颗粒，当其流速
29、减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离屑颗粒，当其流速减小或水深加大到一定程度时，就在一定距离范围内将范围内将粒度相近粒度相近/（质量）（质量）的碎屑颗粒沉积下来。的碎屑颗粒沉积下来。在离母岩区不远的山前地带，在离母岩区不远的山前地带，分选作用最弱，河流下游的分分选作用最弱，河流下游的分选要强于上游，海湖浅水环境选要强于上游，海湖浅水环境的分选要强于河流，也强于较的分选要强于河流，也强于较深水的泻湖，而潮汐海滩的分深水的泻湖，而潮汐海滩的分选几乎总是最强的。选几乎总是最强的。第28页/共87页（7）沉积构筑方式和加积类型沉积构筑方式和加积类型牵引流为主的沉积作用因水动力条件（流态：高、低、牵
30、引流为主的沉积作用因水动力条件（流态：高、低、弱、静）不同的，其弱、静）不同的，其沉积物沉积构筑方式沉积物沉积构筑方式不同，从而产生不不同，从而产生不同的同的沉积构造类型沉积构造类型。因此，据其沉积构造类型，可初步判断。因此，据其沉积构造类型，可初步判断其水动力条件（流态）。其水动力条件（流态）。a,高流态高流态（如（如河流上游，水浅流急）：河流上游，水浅流急）：粒度较粗粒度较粗的碎屑大的碎屑大多沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的多沿底面快速滚（挪）动，纹层将呈平行流向的平面状叠置构平面状叠置构筑筑，形成，形成平行层理平行层理。第29页/共87页 b,低流态低流态（如河流下游，水深流缓）
31、：沉积底面会逐（如河流下游，水深流缓）：沉积底面会逐渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面渐出现不对称的丘垅，其迎水面较缓，背水面较陡。迎水面颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，颗粒被水流搬运到丘顶后会沿背水面滚落而沉积一个纹层，构成垂直于水流方向的构成垂直于水流方向的侧向加积构筑侧向加积构筑。随着时间的推移，丘。随着时间的推移，丘垅就慢慢向前移动就成了垅就慢慢向前移动就成了交错层理交错层理中的一个层系。中的一个层系。侧向加积第30页/共87页 c,弱流态弱流态：水浅，流速很低，沉积底面平坦，纹层呈平面水浅，流速很低，沉积底面平坦，纹层呈平面状叠置，但为指向地心、
32、状叠置，但为指向地心、垂直于水流方向的垂向加积构筑垂直于水流方向的垂向加积构筑，形，形成成水平层理水平层理的的粉砂岩粉砂质泥岩粉砂岩粉砂质泥岩。均均 匀匀 垂垂 向向 加加 积积 d,d,静流态静流态：深水环境、：深水环境、水体长期安静少动，由泥水体长期安静少动，由泥级悬浮载体极缓慢级悬浮载体极缓慢垂直沉垂直沉降构筑降构筑出出没有纹层没有纹层的即具的即具块状层理块状层理的沉积物。的沉积物。第31页/共87页（8）垂向序列垂向序列 在某个连续时间段内在某一特定沉积环境中沉积物在某个连续时间段内在某一特定沉积环境中沉积物自下而上自下而上逐渐堆叠所构成一个沉积物（岩）序列，这个逐渐堆叠所构成一个沉积
33、物（岩）序列，这个序列称为该时间段内的序列称为该时间段内的垂向序列垂向序列。一个垂向序列自下而上的粒度和层理类型和其它特一个垂向序列自下而上的粒度和层理类型和其它特征发生规律性变化，反映构筑过程中包括水动力条件在征发生规律性变化，反映构筑过程中包括水动力条件在内的环境条件的改变。内的环境条件的改变。因此，因此，垂向序列垂向序列成为识别成为识别古沉积环境古沉积环境的最重要的依的最重要的依据之一。据之一。第32页/共87页整整个个序序列列由由下下向向上上变变粗粗第33页/共87页河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）河流相的沉积构成（河道及河道边缘沉积）第34页/共87页根据搬运、沉积的介质和动力
34、过程的不同，可根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：分为种搬运和沉积过程（作用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第35页/共87页重力流重力流 又称又称密度流密度流，是一种沉积物和水，是一种沉积物和水(流体流体)混合而形成的高密度、混合而形成的高密度、高粘度的、高粘度的、涌浪式涌浪式流动的非牛顿流体（不服从牛顿内
35、摩擦定律）流动的非牛顿流体（不服从牛顿内摩擦定律）.2.2,重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.高密度、高粘度、涌浪式流动的高密度、高粘度、涌浪式流动的 非牛顿流体非牛顿流体.沉积物与水混合作整体流动，沉积物与水混合作整体流动，.在搬运和沉积过程中，沉积物运在搬运和沉积过程中，沉积物运动是主动的动是主动的.低密度、低粘度的低密度、低粘度的牛顿流体牛顿流体,.以搬运介质（水和气流）的以搬运介质（水和气流）的 流动能量驱动沉积物运动流动能量驱动沉积物运动.在搬运和沉积过程中，沉积在搬运和沉积过程中，沉积 物运动是被动的物运动是被动的.第36页/共87页坡积物坡积物冲积扇冲积扇 水下扇水下
36、扇PPhPnf Pn+D 5 5)充沛的物源充沛的物源一定的触发机制：地震一定的触发机制：地震 重力流可在水上发生，也可在水底发生第37页/共87页 重重 力力 流流 分分 类类根据重力流的根据重力流的支撑类型支撑类型将重力流分为四种类型：将重力流分为四种类型：碎屑流（泥石流）碎屑流（泥石流）（Debris flow)浊流浊流 (Turbidity current)颗粒流颗粒流 (Grain flow)液化流液化流 (liquefied flow)第38页/共87页 (1)碎屑流（碎屑流（泥泥石流石流 Debris flow）定义：定义：由大小不等（一般为砾石级）的碎屑与粘土由大小不等（一般为
37、砾石级）的碎屑与粘土物质和水混合而形成的高黏度、高密度、整体流动物质和水混合而形成的高黏度、高密度、整体流动的重力流（的重力流（类似于混凝土？类似于混凝土？）。）。即即:石块漂浮在泥石块漂浮在泥质中。质中。重力流体到达坡底后很快静止下来。重力流体到达坡底后很快静止下来。支撑机制：支撑机制：基质基质(泥为主泥为主)支撑（支撑（石块漂浮在泥质中石块漂浮在泥质中）。）。垂直垂直序列特征：序列特征：一次碎屑流堆积成的一次碎屑流堆积成的垂向序列厚达几十米垂向序列厚达几十米，它基本上不是颗粒在流，它基本上不是颗粒在流体中体中“沉降沉降”，而是流体整体停止流动的结果，其，而是流体整体停止流动的结果，其最大特
38、点是几乎没有最大特点是几乎没有机械分异（选）。机械分异（选）。第39页/共87页沉积产物：沉积产物：水上或浅水泥石流沉积：水上或浅水泥石流沉积：形成山前冲积扇，进入浅形成山前冲积扇，进入浅湖或浅海形成扇三角洲；湖或浅海形成扇三角洲；深水泥石流沉积：深水泥石流沉积：在深海大陆斜坡下形成深在深海大陆斜坡下形成深海扇海扇.沉积物沉积物/岩特点：岩特点：泥质砾岩、含砾泥岩，分泥质砾岩、含砾泥岩，分选性和磨圆差，泥和砾石混杂选性和磨圆差，泥和砾石混杂沉积。沉积。第40页/共87页碎碎屑屑流流(泥泥石石流流)沉沉积积的的层层序序模模式式第41页/共87页第42页/共87页(2)浊浊 流流(Turbidit
39、y current)定义定义：在在水下斜坡水下斜坡上产生的，含大量上产生的，含大量自悬浮颗粒自悬浮颗粒（泥（泥+砂）和砂）和水水、以、以紊乱状态流动紊乱状态流动的重力流。的重力流。支撑机制支撑机制：流体内部的紊流上举力流体内部的紊流上举力.沉积沉积产物和特点产物和特点：在深海或深湖环境中在深海或深湖环境中,可形成具可形成具鲍马序列鲍马序列的浊积岩。的浊积岩。鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点鲍马序列反映了由重力流向牵引流转化的特点。第43页/共87页浊流沉积形成的鲍马序列浊流沉积形成的鲍马序列*第44页/共87页浊流沉积形成的不完整的鲍马序列浊流沉积形成的不完整的鲍马序列BAE第45页/
40、共87页(3),颗粒流颗粒流(Grain flow)是一种是一种基本不含泥质基本不含泥质而由而由砂砾砂砾（主要是砂主要是砂）构）构成的高密度成的高密度层状塑性流层状塑性流，由斜坡上的先成沉积物在，由斜坡上的先成沉积物在自身重力推动下顺内部剪切面发生。自身重力推动下顺内部剪切面发生。流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切流动时颗粒以随机碰撞方式将局部的滑动剪切力向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别力向各个方向传递、造成更多的剪切滑动面，特别是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切是向下传递将启动更多的下伏颗粒使流体底界剪切面下移，流体规模也随之扩大。面下移，流体规模也随之扩大。流动过
41、程中，流动过程中，颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的颗粒间的碰撞可以支撑较粗大的砾石砾石并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果并像在碎屑流中那样使砾石向上部移动（如果有砾石的话）。有砾石的话）。第46页/共87页颗颗粒粒流流的的垂垂向向沉沉积积序序列列与与碎碎屑屑流流有有些些类类似似，但但通通常常只只由由较较干干净净的的砂砂级级颗颗粒粒构构成成，最最大大厚厚度度也也可可达达几几十十米米。第47页/共87页(4)液化流液化流(liquefied flow)定义：定义：富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力富含水的砂质或砂泥质沉积物，在上覆压力或突发外力（地震、海啸等）激发下，（地震、海啸等
42、）激发下，内部流体运动产生超空隙压力，导内部流体运动产生超空隙压力，导致沉积物液化变成重力流致沉积物液化变成重力流，然后沿斜坡流动形成液化流。，然后沿斜坡流动形成液化流。支撑机制：支撑机制：内部内部水水沸腾产生的空隙压力。沸腾产生的空隙压力。沉积产物：沉积产物：形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合形成薄中层砂岩，具泄水沟造（泥质充填的泄水管和合叠状构造）。叠状构造）。第48页/共87页 泄水构造的常见类型泄水构造的常见类型 1上飘纹理构造，上飘纹理构造，2碟状构造，碟状构造，3泄水管构泄水管构造，造，4包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟包卷构造，箭头所指为泄水孔或泄水沟.第49页/
43、共87页海海 上上 石石 油油 钻钻 井井 平平 台台许多油气田的储层是许多油气田的储层是各种重力流成因的砂各种重力流成因的砂岩，特别是浊积砂岩岩，特别是浊积砂岩1、北海油田、北海油田2、美国文图拉油田、美国文图拉油田3、墨西哥波萨利卡油田、墨西哥波萨利卡油田4、辽河油田、辽河油田第50页/共87页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰
44、）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第51页/共87页2.3 风的搬运和沉积作用风的搬运和沉积作用风的沉积作用原理与水流相同，但它是通过气体风的沉积作用原理与水流相同，但它是通过气体的牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方的牵引力的变化来实现搬运和沉积的，颗粒的搬运方式也是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气式也是滚（挪）动、跳跃和悬浮。但与水相比，空气的密度和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运的密度和粘度要小得多，当流速相同时，空气的搬运力远比水小，因此具有力远比水小，因此具有搬运颗粒更细，
45、分选度更高、搬运颗粒更细，分选度更高、但磨圆度差（但颗粒表面常具风蚀面但磨圆度差（但颗粒表面常具风蚀面毛玻璃状）毛玻璃状）等三个特征等三个特征。第52页/共87页第53页/共87页风风 成成 沙沙 丘丘第54页/共87页第55页/共87页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬
46、运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第56页/共87页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过程风的搬运和沉积过程.4，冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程冰（冰川和浮冰）的搬运和沉积过程.5，化学搬运和沉积过程化学搬运和沉积过程.6，生物沉积过程生物沉积过程.第57页/共87页2.5,2.5,化学搬运和化学沉积过程化学搬运和化学沉积过程 化学风化成分进入
47、水体，有的呈化学风化成分进入水体，有的呈真溶液真溶液，有的则，有的则呈呈胶体胶体存在存在，真溶液或胶体溶液，真溶液或胶体溶液随地表和随地表和/或地下径或地下径流向汇水盆地搬运流向汇水盆地搬运,搬运程中若遇条件适宜，它们之搬运程中若遇条件适宜，它们之中的相关成分就会彼此结合、通过物态转变形成某种中的相关成分就会彼此结合、通过物态转变形成某种矿物而沉淀出来矿物而沉淀出来.该过程称为化学搬运和化学沉积过该过程称为化学搬运和化学沉积过程。程。第58页/共87页 化学风化产生的化学风化产生的K+1,Na+1,Ca+2,Mg+2,Fe+2,Sr+3,Ba+2,Cl-1,CO3-2,SO4-2离子呈真溶液搬
48、运，在江和河流中，这些离子浓度低，离子呈真溶液搬运，在江和河流中，这些离子浓度低，不易沉淀，大部分被搬运到海洋不易沉淀，大部分被搬运到海洋、湖泊湖泊之中。之中。真溶液物质被搬运到海真溶液物质被搬运到海洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的溶积度洋或湖泊之后，在蒸发量大于淡水补给量的条件下，离子的溶积度达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳达到饱和过饱和状态，开始沉淀形成盐岩沉积，沉淀顺序为：碳酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾酸盐（方解石、菱铁矿）硫酸盐（天青石、石膏）卤化物（钾盐、食盐）。盐、食盐）。(1 1)真溶液的搬运作用与沉积真溶液的
49、搬运作用与沉积第59页/共87页(2)胶体溶液的搬运作用与沉积胶体溶液的搬运作用与沉积 低溶解度的金属氧化物（如：低溶解度的金属氧化物（如：Al2O3、Fe2O3、MnO、SiO2等）常等）常常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗常以胶体溶液被搬运，胶体颗粒大小介于粘土颗粒与离子之间，靠布朗运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电运动支撑。自然界胶体有正胶体和负胶体之分。同种胶体颗粒带相同电荷，互相排斥，难以沉淀。荷，互相排斥，难以沉淀。正负胶体相遇或介质正负胶体相遇或介质PH值变化导致胶体溶液值变化导致胶体溶液中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，
50、它们就会相互凝聚为大的质点，中和，胶体颗粒之间的相互排斥力消失，它们就会相互凝聚为大的质点，在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积的硅质岩、铝土岩、在重力的作用下沉降，成为胶体沉积物。纯化学沉积的硅质岩、铝土岩、锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。锰质岩、铁质岩就是胶体沉积成因的。第60页/共87页格尔木察尔汗盐湖第61页/共87页根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：根据搬运、沉积的介质和动力过程的不同，可分为种搬运和沉积过程（作用）：1，牵引流的搬运和沉积过程牵引流的搬运和沉积过程.2，重力流的搬运和沉积过程重力流的搬运和沉积过程.3，风的搬运和沉积过